CN112673517A - 电池系统和具备电池系统的车辆和蓄电装置 - Google Patents

Abstract

为了在将端板(3)设为简单的构造的同时实现优异的弯曲刚度，所述端板(3)包括配置于两面的板材(5)和层叠于所述板材(5)之间的板状块(6)，所述板材(5)包括外板材(5A)和内板材(5B)，所述板状块(6)包括分开地配置于两侧的两侧块(7)和配设于所述两侧块间的锥形槽(9)的中间块(8)，被电池层叠体(2)按压的中间块(8)被压入所述锥形槽(9)时，借助所述两侧块(7)对所述外板材(5A)和内板材(5B)作用拉伸应力。

Description

电池系统和具备电池系统的车辆和蓄电装置

技术领域

本发明涉及层叠许多个电池单体而成的电池系统和具备该电池系统的车辆和蓄电装置。

背景技术

典型的电池系统包括由多个方形电池单体构成的电池层叠体、配置于电池层叠体的两端面的一对端板以及连结一对端板的束紧条(参照专利文献1)。在该电池系统中，利用端板和束紧条约束电池层叠体，从而能够抑制构成电池层叠体的方形电池单体的膨胀。

另一方面，近年，谋求每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度较高的电池系统，对于构成电池系统的方形电池单体，也期望采用每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度较高的电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/057322号

专利文献2：日本特开2014-232664号公报

专利文献3：日本特开2013-020855号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于方形电池单体而言，若要提高每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度，则存在伴随着充放电、劣化而产生的尺寸变化变大的倾向。为了抑制伴随着充放电、劣化而产生的尺寸变化较大的方形电池单体的膨胀，需要利用比较大的力约束方形电池单体。因此，在这种电池系统中，作用于端板的单体反作用力变大，存在端板变形的可能。若弯曲刚度不足的端板被较强的单体反作用力按压而变形，则会导致层叠在一起的多个方形电池单体的相对位置变化。电池单体的相对移动会导致损伤金属板等的汇流条与电极端子的连接部分。

本发明是为了解决以上的缺点而开发的，本发明的目的之一在于，提供能够在将端板设为简单的构造的同时实现优异的弯曲刚度的技术。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的电池系统包括：电池层叠体，其通过层叠多个方形电池单体而成；一对端板，其配置于所述电池层叠体的两端；以及束紧条，其连结所述端板并将所述电池层叠体沿着层叠方向固定为加压状态。所述端板包括：板材，其配置于两面；以及板状块，其层叠于所述板材之间，所述板材包括：外板材，其配置于外表面；以及内板材，其配置于内表面，所述板状块包括：两侧块，其分开地配置于两侧；以及中间块，其配设于所述两侧块之间的锥形槽，所述锥形槽为横宽自所述端板的外侧朝向内侧逐渐变大的锥状，所述中间块配置为与所述锥形槽的相对面滑动自如地紧密接触，所述两侧块固定于所述板材的内表面，被所述电池层叠体按压的中间块被压入所述锥形槽时，借助所述两侧块对所述外板材和内板材作用拉伸应力。

并且，具备包括以上的技术方案的构成要素的电池系统的车辆包括所述电池系统、由该电池系统供给电力的行驶用的电动机、搭载该电池系统和所述电动机的车辆主体以及被该电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。

并且，具备包括以上的技术方案的构成要素的电池系统的蓄电装置包括所述电池系统和对该电池系统的充放电进行控制的电源控制器，所述电源控制器能够利用来自外部的电力对所述方形电池单体进行充电，并且进行控制以对该电池单体进行充电。

发明的效果

以上的电池系统具有能够在使端板轻量化的同时实现优异的弯曲刚度的特征。其原因在于，以上的电池系统的端板将由固定为加压状态的电池层叠体的膨胀引起的内表面的较强的按压力转换为层叠于端板的两面的板材的拉伸应力。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的电池系统的立体图。

图2是图1所示的电池系统的分解立体图。

图3是图1所示的电池系统的水平剖视图。

图4是图3所示的电池系统的放大剖视图，是表示电池层叠体的按压力作用于端板的状态的图。

图5是表示在利用发动机和电动机行驶的混合动力汽车搭载电池系统的例子的框图。

图6是表示在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电池系统的例子的框图。

图7是表示在蓄电装置使用电池系统的例子的框图。

具体实施方式

首先，说明本发明的一个着眼点。在具备许多个方形电池单体的电池系统中，在层叠多个方形电池单体而成的电池层叠体的两端面配置端板，利用束紧条连结一对端板，以沿着层叠方向对电池层叠体加压的状态固定电池层叠体。在该电池系统中，利用一对端板以加压状态固定电池层叠体的两端，因此对于端板要求足够的强度。端板由于充放电的方形电池单体膨胀而自内表面承受单体反作用力。端板被膨胀的电池层叠体自内表面按压，因此承受与电池层叠体的面积和电池层叠体所按压的压力的乘积成比例的单体反作用力。因此，对于伴随着充放电等而产生的尺寸变化较大的方形电池而言，与其膨胀量相应的大小的单体反作用力作用于端板。

特别是，在向车辆的行驶电动机供给电力的大容量、大输出的电池系统中，以极强的压力固定电池单体。在该电池系统中，利用压力机对配置于电池层叠体的两端面的端板强力地加压，在保持于加压状态的同时将束紧条固定于一对端板。并且，在该电池系统中，在由于充放电而导致电池单体膨胀时，作用于端板的按压力有时成为数吨这样的极大的力。对于以数吨的按压力对层叠的电池单体进行加压的端板，要求极强的弯曲刚度。

弯曲刚度不足的端板在被较强的单体反作用力按压时变形。变形的端板导致以加压状态固定在一起的方形电池单体的相对位置变化。对于方形电池单体而言，将较厚的金属板的汇流条固定于电极端子，借助汇流条串联、并联地连接，因此当相对位置发生偏移时，强加的应力作用于电极端子与汇流条的连接部分。应力导致损伤电极端子与汇流条的连接部分，另外，损伤电极端子与方形电池单体的外装壳的连接部。

为了提高端板的弯曲刚度，开发了各种各样的构造的端板。专利文献2的端板通过交替地层叠金属薄板和异形截面金属板而成。异形截面金属板例如设为蜂巢构造而加强弯曲刚度。该端板通过交替地层叠弯曲刚度优异的异形截面金属板和金属薄板而提高整体的弯曲刚度。该端板能够利用异形截面金属板提高弯曲刚度，但存在整体的构造复杂且制造成本升高的缺点。并且，专利文献3的端板在金属板的外侧面一体地设有纵横延伸的加强肋而进行加强。该端板由于设于外侧面的加强肋而变厚，存在进一步变重的缺点。

如以上那样，对于端板要求轻量化和较高的强度，但轻量化和强度是彼此相反的特性而极难实现两者。鉴于以上的实际情况，研究能够在将端板设为简单的构造的同时实现优异的弯曲刚度的构造是重要的。

本发明的一形态的电池系统也可以由以下的结构特定。电池系统包括：电池层叠体2，其通过层叠多个方形电池单体1而成；一对端板3，其配置于电池层叠体2的两端；以及束紧条4，其连结端板3并将电池层叠体2沿着层叠方向固定为加压状态。端板3包括：板材5，其配置于两面；以及板状块6，其层叠于板材5之间。板材5包括：外板材5A，其配置于外表面；以及内板材5B，其配置于内表面。板状块6包括：两侧块7，其分开地配置于两侧；以及中间块8，其配设于两侧块7之间的锥形槽9，锥形槽9设为横宽自端板3的外侧朝向内侧逐渐变大的锥状。在端板3中，中间块8配置为与锥形槽9的相对面9A滑动自如地紧密接触，两侧块7固定于板材5的内表面，被电池层叠体2按压的中间块8被压入锥形槽9时，借助两侧块7对外板材5A和内板材5B作用拉伸应力。

以上的电池系统的端板将由固定为加压状态的电池层叠体的膨胀引起的按压力转换为层叠于端板的两面的板材的拉伸应力，因此具有能够实现优异的弯曲刚度的特征。配置于电池层叠体的两端并将电池层叠体以加压状态固定的端板在被由电池层叠体的膨胀引起的较强的力从内表面按压时弯曲。弯曲的端板成为在外侧的表面部分作用拉伸力，在内侧的表面部分作用压缩力，中央部分由于不伸缩而既不作用拉伸力也不作用压缩力的状态。较厚的端板在弯曲时外表面和内表面的伸长变大而外表面的拉伸应力和内表面的压缩应力变强，但不伸缩的中央部分的拉伸应力和压缩应力变小。因此，在端板的厚度方向的中央部，用于实现刚度的作用较弱，为了实现足够的刚度，需要使端板相当厚从而导致端板变重。

对于以上的电池系统的端板而言，将由内板材和外板材构成的一对板材层叠于表面，在内板材与外板材之间配置板状块。对于板状块而言，在两侧配置两侧块，在两侧块之间设置锥形槽，在该锥形槽配置中间块。外板材和内板材固定于两侧块的表面，锥形槽设为横宽自端板的外侧朝向内侧逐渐变大的锥状。中间块配置为与锥形槽的相对面滑动自如地紧密接触。隔着板材被电池层叠体按压的中间块被压入锥形槽。当中间块被按压于锥形槽时，两侧的两侧块向彼此分离的方向移动。当一对两侧块向分离的方向移动时，在固定于两面的外板材和内板材作用拉伸应力。对于以上的端板而言，在电池层叠体按压内表面时，拉伸应力作用于外板材和内板材这两者，因此具有能够利用一对板材提高端板的弯曲刚度的特征。特别是，能够利用一对板材实现足够的弯曲刚度的端板通过使用较强的拉伸应力的金属板等作为两面的板材并使用较轻的金属块、塑料等作为板状块，具有能够在轻量化的同时实现足够的弯曲刚度的特征。

也可以是，端板在外板材5A的内表面与中间块8之间设有间隙31。根据上述结构，具有能够向锥形槽顺畅地压入中间块而将电池层叠体的按压力高效地转换为板材的拉伸应力的特征。

另外，优选的是，对于端板3而言，将锥形槽9的倾斜角(α)设为5度以上。并且，优选的是，对于端板3而言，将锥形槽9的倾斜角(α)设为45度以下。

并且，优选的是，对于端板3而言，使板状块6比板材5厚。根据上述结构，具有能够将电池层叠体的按压力高效地转换为板材的拉伸应力而进一步提高端板的弯曲刚度的特征。其原因在于，较厚的板状块能够减小锥形槽的倾斜角(α)而减小锥形槽与中间块的摩擦阻力，能够将中间块顺畅地压入锥形槽，对板材作用拉伸应力而增强弯曲刚度。另外，较厚的板状块能够增大锥形槽的开口宽度的差，因此能够在端板弯曲的状态下将中间块深深地压入锥形槽而增大内板材的伸长量。当内板材的伸长量变大时拉伸应力增加。由此，对于发生弯曲而导致中间块被深深地压入锥形槽的端板而言，由于微小的弯曲而导致内板材的拉伸应力变大，因此能够利用内板材的拉伸应力进一步增强端板的弯曲刚度。

并且，也可以是，对于端板3而言，将板材5和两侧块7设为金属制，将板材5与两侧块7焊接而固定。根据上述结构，能够将两侧块和板材简单且容易地牢固固定，因此具有能够利用板材的拉伸应力稳定地支承作用于端板的内表面的电池层叠体的按压力而提高端板的弯曲刚度的特征。

也可以是，在电池系统中，将束紧条4固定于板状块6。另外，也可以是，在电池系统中，在端板3的两侧块7沿着上下方向贯通地设有固定孔32。

并且，优选的是，在电池系统中，将锥形槽9的内板材5B侧的开口宽度(W)设为端板3的全宽(H)的30％以上。根据上述结构，具有能够将电池层叠体的按压力高效地转换为板材的拉伸应力而增强弯曲刚度的特征。其原因在于，通过增大中间块的内表面侧的横宽，电池层叠体能够以较大的面积按压中间块而将其压入锥形槽。

并且，也可以是，在电池系统中，将方形电池单体1设为非水系电解液二次电池。

以下，基于附图详细地说明本发明。另外，在以下的说明中，根据需要而使用表示特定的方向、位置的用语(例如，“上”、“下”以及包含这些用语的其他用语)，但这些用语的使用是为了容易参照附图理解发明，并不是利用这些用语的意思限定本发明的保护范围。另外，多个附图所示的同一附图标记的部分表示同一或同等的部分或构件。

并且，以下所示的实施方式表示本发明的技术思想的具体例，不将本发明限定于以下的实施方式。另外，对于以下记载的构成构件的尺寸、材质、形状、其相对配置等而言，只要没有特定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而是旨在例示。另外，在一实施方式、实施例中说明的内容也能够应用于其他实施方式、实施例。另外，为了使说明清楚，有时夸张表示附图所示的构件的大小、位置关系等。

在图1～图3中，作为本发明的一实施方式的电池系统，例示搭载于混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等电动车辆，向车辆的行驶电动机供给电力而使车辆行驶的电池系统100。这些图所示的电池系统100包括层叠多个方形电池单体1而成的电池层叠体2、配置于该电池层叠体2的两端的一对端板3以及将两端固定于端板3并将电池层叠体2固定为加压状态的束紧条4。在该电池系统100中，如图1和图2所示，层叠许多个方形电池单体1而设为电池层叠体2，从层叠方向的两端面利用端板3夹持电池层叠体2，利用束紧条4连结两端的端板3而将电池层叠体2固定为加压状态，从而将整体形状设为细长的箱形。

(方形电池单体1)

如图所示，方形电池单体1是宽度比厚度大，换言之，厚度比宽度小的方形电池，沿着厚度方向层叠而设为电池层叠体2。方形电池单体1是锂离子二次电池等非水系电解液二次电池。将方形电池单体1设为锂离子二次电池的电池系统100能够增大相对于容积和重量的充放电容量。不过，方形电池单体1不特定于锂离子电池，也能够使用能够充电的所有的电池，例如镍氢电池等。

在方形电池单体1中，将正负的电极板与电解液一同收纳于密闭构造的外装罐。对于外装罐而言，将铝、铝合金等的金属板压制成形为方形，利用封口板气密地密闭开口部。封口板是与外装罐相同的铝、铝合金，在两端部固定正负的电极端子。并且，封口板在正负的电极端子之间设有气体排出阀的开口部。气体排出阀在方形电池单体1的内压变得比设定值高时开阀，防止外装罐、封口板破损。

(电池层叠体2)

多个方形电池单体1以各方形电池单体1的厚度方向成为层叠方向的方式层叠而构成电池层叠体2。将方形电池单体1的设有正负的电极端子13的端子面配置于同一平面，层叠多个方形电池单体1而设为电池层叠体2。在电池层叠体2中，金属制的汇流条(未图示)连接于相邻的方形电池单体1的正负的电极端子13，利用汇流条将多个方形电池单体1串联或并联、或者串联且并联地连接。在图示的电池层叠体2中，将18个方形电池单体1串联地连接。不过，本发明不特定构成电池层叠体2的方形电池单体1的个数及其连接状态。

(隔板15)

在电池层叠体2中，如图2所示，在层叠在一起的方形电池单体1之间及两端的方形电池单体1与端板3之间配置隔板15。该隔板15由绝缘材料制作成较薄的板状或片状。图示的隔板15设为与方形电池单体1的相对面大致相等的大小的板状，将该隔板15层叠于彼此相邻的方形电池单体1之间而将相邻的方形电池单体1彼此绝缘。另外，作为隔板，也能够使用在相邻的方形电池单体1之间形成冷却气体的流路的形状的隔板，向该流路强制输送冷却气体而冷却方形电池单体1。另外，对于方形电池单体1而言，也能够利用绝缘材料覆盖表面。也可以利用例如PET树脂等的收缩管对方形电池单体1的外装罐的表面的除了电极部分以外的部分热熔接。

(端板3)

端板3配置于电池层叠体2的两端，从两端夹持电池层叠体2。配置于电池层叠体2的两端的一对端板3被沿着电池层叠体2的两侧面配置的束紧条4连结而紧固。配置于电池层叠体2的两端的一对端板3被束紧条4连结而将电池层叠体2保持为加压状态，因此由于方形电池单体1的膨胀而承受单体反作用力。本发明的电池系统为了实现能够承受单体反作用力的弯曲刚度而将端板3设为独特的结构。

如图2～图4所示，端板3包括配置于两面的板材5和层叠于板材5之间的板状块6。板材5包括层叠于外表面的外板材5A和层叠于内表面的内板材5B。外板材5A和内板材5B优选由金属板制成。对于金属板的板材5而言，适用高张力钢。高张力钢与其他金属板相比拉伸强度较大，因此在较薄且轻量化的同时实现优异的拉伸强度。板材5的厚度和材质通过考虑端板3所要求的弯曲刚度而设定为最佳值。例如，对于向车辆的行驶电动机供给电力的电池系统的板材5而言，使用将厚度设为2mm～3mm的高张力钢的金属板。不过，本发明不将板材5特定于高张力钢等的金属板，例如，也能够使用碳纤维强化塑料板等拉伸强度优异的板材5。端板3所要求的刚度通过考虑方形电池单体1的物理性质例如充放电的电池单体的膨胀状态等而设定为最佳值，因此板材5的厚度通过考虑电池单体的物理性质，进而也考虑板材5的材质等而设定为最佳值。

板状块6包括分开地配置于端板3的两侧的两侧块7和配置于两侧块7之间的锥形槽9的中间块8。在两侧块7的外侧和内侧的两面固定板材5。对于将板材5和两侧块7设为金属制的端板3而言，将板材5与两侧块7焊接而固定。该构造能够将两侧块7和板材5简单且容易地牢固固定。金属制的板材5和两侧块7例如能够在相互接合的区域中对多个部位进行点焊而熔接。不过，板材5和两侧块7也能够借助粘接剂固定，也能够通过螺纹固定而固定，也能够利用卡定构造固定，或者也能够组合上述方式而固定。对于两侧块7而言，在外表面固定外板材5A，在内表面固定内板材5B。

板状块6是比板材5厚的板状。在该板状块6中，在设于两侧块7之间的锥形槽9配置中间块8。板状块6的锥形槽9是自端板3的外侧朝向内侧，换言之，自与外板材5A相对的外表面朝向与内板材5B相对的内表面逐渐扩大横宽的锥状。中间块8滑动自如地与锥状的相对面9A紧密接触地配置于该锥形槽9。对于中间块8而言，将水平截面形状设为等腰梯形状，将其两侧面设为沿着锥形槽9的相对面9A的锥状的倾斜面8A。中间块8的两侧的倾斜面8A和锥形槽9的相对面9A设为能够相互顺畅地滑动的平滑的滑动面。

对于以上的端板3而言，如图4所示，在来自电池层叠体2的按压力作用于内表面侧时，内板材5B被电池层叠体2按压，隔着内板材5B向外侧按压中间块8。被向外侧按压的中间块8被压入锥形槽9而向彼此分离的方向扩开一对两侧块7。固定于扩开的两侧块7的内板材5B和外板材5A被中间块8向拉伸方向施力而作用拉伸应力。

对于以上的端板3而言，由于电池层叠体2的按压力而对外板材5A和内板材5B这两者作用拉伸应力。对于该端板3而言，利用外板材5A和内板材5B这两个板材5的拉伸应力限制被电池层叠体2按压而发生的变形。利用两面的板材5限制端板3的弯曲，因此能够使用拉伸强度优异的板材5来防止端板3的变形。板状块6扩开两侧块7而作为将端板3的弯曲应力在两面的板材5转换为拉伸应力的构件发挥作用。因而，对于板状块6而言，能够使用与板材5相比低强度的铝、硬质塑料等较轻的材质。这样，对于板状块6使用较轻的材质且在板状块6的两面层叠作为金属板的板材5的构造的端板3，能够在使整体轻量的同时实现优异的弯曲刚度。

在端板3中，将板状块6设为比板材5厚，将其厚度设为5mm以上，优选设为10mm以上。较厚的板状块6能够扩大锥形槽9的相对面9A与中间块8的倾斜面8A的接触面积，因此具有能够将由相互连结的两侧块7和中间块8形成的板状块6稳定地保持为板状的特征。另外，较厚的板状块6能够增大锥形槽9的开口宽度的差，因此在端板3被电池层叠体2按压而作用弯曲应力的状态下，能够将中间块8深深地压入锥形槽9而增大内板材5B的伸长量。内板材5B在伸长量变大时拉伸应力增加。因此，对于由于作用弯曲应力而中间块8被深深地压入锥形槽9的端板3而言，即使是微小的弯曲，内板材5B的拉伸应力也变大，因此能够利用内板材5B的拉伸应力进一步增强端板3的弯曲刚度。

并且，对于较厚的板状块6而言，能够减小锥形槽9的倾斜角(α)而减小锥形槽9与中间块8的摩擦阻力。在此，锥形槽9的倾斜角(α)是指，在端板3的水平剖视时，锥形槽9的相对面9A与方形电池单体1的层叠方向(电池层叠体的长度方向)所成的角。对于端板3而言，若减小锥形槽9的倾斜角(α)，则能够减小锥形槽9与中间块8的摩擦阻力，因此易于将中间块8压入锥形槽9，但相对于中间块8的压入量而言，一对两侧块7向彼此分离的方向扩开的量变小。相对于此，若增大锥形槽9的倾斜角(α)，则相对于中间块8的压入锥形槽9的压入量而言，一对两侧块7的扩开量变大，但锥形槽9与中间块8的摩擦阻力变大，难以将中间块8压入锥形槽9。因而，对于端板3而言，考虑这些因素地将锥形槽9的倾斜角(α)决定为最佳的角度。对于端板3而言，将锥形槽9的倾斜角(α)设为5度～45度，优选设为10度～45度。

并且，对于端板3而言，通过增大锥形槽9的内板材5B侧的开口宽度(W)，电池层叠体2能够以较大的面积按压中间块8，能够将中间块8有效地压入锥形槽9。因而，端板3能够在能够确保两侧块7与板材5的接触面积而可靠地固定的范围内增大锥形槽9的开口宽度(W)。锥形槽9的内板材5B侧的开口宽度(W)例如能够设为端板3的全宽(H)的30％以上。在图示的端板3中，将锥形槽9的内板材5B侧的开口宽度(W)设为端板3的全宽(H)的约40％。由此，能够将电池层叠体2的按压力高效地转换为板材5的拉伸应力，增强弯曲刚度。

并且，图4所示的端板3在外板材5A的内表面与中间块8之间设有间隙31。该端板3通过在中间块8与外板材5A之间设有间隙31而将中间块8的顶端面8B配置为与外板材5A非接触的非接触状态。根据该构造，能够防止压入锥形槽9的中间块8的顶端面8B与外板材5A抵接而将中间块8顺畅地压入锥形槽9。另外，通过以与中间块8非接触的非接触状态配置外板材5A，能够防止电池层叠体2的按压力直接作用于外板材5A。即，能够抑制中间块8按压外板材5A的中央部而在外板材5A产生弯曲应力的情况。

另外，关于端板3的上下方向的高度，如图1所示，比方形电池单体1的高度低一些，端板3不与同方形电池单体1的上端部和下端部相对的部分相对。由此，防止与方形电池单体1的封口板侧的上端部、外装罐的底部相对的部分被由单体反作用力按压的端板3的反作用力强力地按压。其目的在于，防止封闭方形电池单体1的外装罐的开口部的封口板与外装罐的接合部、外装罐的底部损伤。

并且，图示的端板3在两侧块7沿着上下方向贯通地设有固定孔32。该电池系统100能够借助贯穿于在两侧块7设置的固定孔32的固定螺栓(未图示)固定于基板(未图示)。该构造具有能够将电池系统牢固地固定于基板的特征。另外，通过在两侧块7开设固定孔32，能够减轻端板3的重量。

如图2所示，以上的端板3配置于电池层叠体2的两端，被配置于电池层叠体2的两侧的一对束紧条4连结。端板3供束紧条4的端部固定。束紧条4借助止动螺钉10固定于端板3的板状块6。在图中的电池系统100中，将束紧条4借助止动螺钉10固定于端板3的两侧块7的两侧面，但也能够弯折束紧条4的端部而设置弯折片，将该弯折片固定于端板3。对于利用止动螺钉10固定束紧条4的端板3而言，将用于旋入止动螺钉10的内螺纹孔33设于两侧块7的侧面。对于端板3而言，通过贯穿束紧条4的止动螺钉10旋入两侧块7的内螺纹孔33而被束紧条4连结。

(束紧条4)

电池层叠体2的侧面被一对束紧条4分别覆盖，在电池层叠体2的各侧面将端板3彼此利用束紧条4分别紧固。如图1和图2所示，束紧条4沿着电池层叠体2的层叠方向延伸，两端固定于端板3的两侧块7，借助该端板3将电池层叠体2沿着层叠方向紧固。束紧条4通过将预定的厚度的金属板加工为预定的宽度而制成。对于束紧条4而言，将端部固定于端板3，利用一对端板3将电池层叠体2固定为加压状态。束紧条4将一对端板3固定为预定的尺寸而将在一对端板3之间层叠的方形电池单体1固定为预定的加压状态。若束紧条4由于方形电池单体1的膨胀压力而伸长，则无法阻止方形电池单体1的膨胀。因而，对于束紧条4而言，将能够承受方形电池单体1的膨胀压力的强度的金属板例如SUS304等不锈钢板、钢板等金属板加工为具有足够的强度的宽度和厚度而制成。并且，对于束紧条4而言，也能够将金属板加工为槽形。该形状的束紧条4能够增强弯曲强度，因此具有能够在缩窄宽度的同时将层叠的方形电池单体1牢固地固定为预定的压缩状态的特点。

图中的束紧条4具有形成为大致覆盖电池层叠体2的侧面的大小的束紧条主面41。该束紧条主面41在电池层叠体2的层叠方向上直到端缘为止形成为平板状。对于束紧条4而言，在束紧条主面41的两端部设有用于贯穿止动螺钉10的贯通孔而设为止动孔4a。束紧条主面41设为覆盖电池层叠体2和配置于其两端的端板3的大致整体的大小的矩形状。图1所示的束紧条主面41没有间隙地覆盖电池层叠体2的侧面的大致整面。不过，束紧条主面也能够设置1个以上的开口部而使电池层叠体2的侧面的局部暴露。通过在束紧条主面形成开口部，能够使电池层叠体2暴露而进行风冷，或者供给冷却气体。另外，即使在不必自开口部向束紧条主面供给冷却气体的情况下，也可以在束紧条主面形成开口部。利用该结构，能够实现束紧条4的轻量化。

并且，图中的束紧条4沿着束紧条主面41的除了两端部以外的中间部分的上端部设有保持电池层叠体2的上表面的上表面侧弯折部42，并且沿着中间部分的下端部具备保持电池层叠体2的下表面的下表面侧弯折部43。

(具备电池系统的车辆)

以上的电池系统最适于向使车辆行驶的电动机供给电力的电源。能够用作作为具备电池系统的车辆的利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力车、插电式混合动力车、或者仅利用电动机行驶的电动汽车等车辆所能够利用的电源。另外，为了获得驱动车辆的电力，也能够构筑并搭载将许多个上述的电池系统串联、并联地连接并进而附加需要的控制电路而得到的大容量、高输出的电源装置。

(混合动力车用电池系统)

图5表示将在利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力车搭载电池系统的例子。该图所示的具备电池系统100的车辆HV包括使车辆HV行驶的发动机96和行驶用的电动机93、向电动机93供给电力的电池系统100、对电池系统100的电池单体进行充电的发电机94、搭载发动机96、电动机93、电池系统100和发电机94的车辆主体91以及被发动机96或电动机93驱动而使车辆主体91行驶的车轮97。电池系统100经由DC/AC逆变器95连接于电动机93和发电机94。车辆HV在对电池系统100的电池单体进行充放电的同时利用电动机93和发动机96这两者行驶。电动机93在发动机效率较差的区域例如加速时、低速行驶时被驱动而使车辆行驶。电动机93由电池系统100供给电力而驱动。发电机94被发动机96驱动，或者被对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电池系统100的电池进行充电。另外，图示的车辆EV具备充电插头98，能够将该充电插头98与外部电源连接而对电池系统100进行充电。

(电动汽车用电池系统)

另外，图6表示在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电池系统的例子。该图所示的具备电池系统100的车辆EV包括使车辆EV行驶的行驶用的电动机93、向该电动机93供给电力的电池系统100、对该电池系统100的电池单体进行充电的发电机94、搭载电动机93、电池系统100和发电机94的车辆主体91以及被电动机93驱动而使车辆主体91行驶的车轮97。电池系统100经由DC/AC逆变器95连接于电动机93和发电机94。电动机93由电池系统100供给电力而驱动。发电机94被对车辆EV进行再生制动时的能量驱动而对电池系统100的电池单体进行充电。另外，图示的车辆EV具备充电插头98，能够将该充电插头98与外部电源连接而对电池系统100进行充电。

(蓄电用电池系统)

并且，本发明不将电池系统的用途特定于搭载于车辆的电池系统，例如，能够用作蓄积太阳能发电、风力发电等的自然能源的蓄电装置用的电池系统，另外能够用于蓄积深夜电力的蓄电装置用的电池系统那样的蓄积大电力的所有的用途。例如作为家庭用、工厂用的电源，也能够用于利用太阳光、深夜电力等进行充电并在需要时放电的电源系统、或者利用昼间的太阳光进行充电并在夜间放电的路灯用的电源、在停电时驱动的信号机用的备用电源等。在图7中表示这样的例子。另外，在作为图7所示的蓄电装置的使用例中，说明为了获得期望的电力而构筑将许多个上述的电池系统串联、并联地连接并进而附加需要的控制电路而得到的大容量、高输出的蓄电装置80的例子。

在图7所示的蓄电装置80中，将多个电池系统100连接为单元状而构成电源单元82。在各电池系统100中，多个电池单体串联和/或并联地连接。各电池系统100由电源控制器84控制。该蓄电装置80在利用充电用电源CP对电源单元82进行充电之后，驱动负载LD。因此，蓄电装置80具备充电模式和放电模式。负载LD和充电用电源CP分别经由放电开关DS和充电开关CS而与蓄电装置80连接。放电开关DS和充电开关CS的接通/断开由蓄电装置80的电源控制器84切换。在充电模式中，电源控制器84将充电开关CS切换为接通，将放电开关DS切换为断开，从而允许自充电用电源CP向蓄电装置80充电。另外，当充电完成而充满电时，或者在进行了预定值以上的容量的充电的状态下，根据来自负载LD的要求，电源控制器84将充电开关CS设为断开并将放电开关DS设为接通而切换为放电模式，允许自蓄电装置80向负载LD放电。另外，根据需要，也能够将充电开关CS设为接通并将放电开关DS设为接通，同时进行负载LD的电力供给和向蓄电装置80的充电。

被蓄电装置80驱动的负载LD经由放电开关DS而与蓄电装置80连接。在蓄电装置80的放电模式中，电源控制器84将放电开关DS切换为接通，与负载LD连接，利用来自蓄电装置80的电力驱动负载LD。放电开关DS能够利用FET等开关元件。放电开关DS的接通/断开由蓄电装置80的电源控制器84控制。另外，电源控制器84具备用于与外部设备进行通信的通信接口。在图7的例子中，根据UART、RS-232C等现有的通信协议，与主机设备HT连接。另外，根据需要，也能够设置供使用者对电源系统进行操作的使用者接口。

各电池系统100具备信号端子和电源端子。信号端子包含输入输出端子DI、异常输出端子DA以及连接端子DO。输入输出端子DI是用于输入输出来自其他电池系统100、电源控制器84的信号的端子，连接端子DO是用于相对于其他电池系统100输入输出信号的端子。另外，异常输出端子DA是用于向外部输出电池系统100的异常的端子。并且，电源端子是用于将电池系统100彼此串联、并联地连接的端子。另外，电源单元82经由并联连接开关85连接于输出线OL而相互并联地连接。

产业上的可利用性

本发明的电池系统能够适当地利用于能够切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车、电动汽车等的电池系统。另外，也能够适当利用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源、手机等的无线基站用的备用电源、家庭内用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳电池组合的蓄电装置、信号机等的备用电源用等用途。

附图标记说明

100、电池系统；1、方形电池单体；2、电池层叠体；3、端板；4、束紧条；4a、止动孔；5、板材；5A、外板材；5B、内板材；6、板状块；7、两侧块；8、中间块；8A、倾斜面；8B、顶端面；9、锥形槽；9A、相对面；10、止动螺钉；13、电极端子；15、隔板；31、间隙；32、固定孔；33、内螺纹孔；41、束紧条主面；42、上表面侧弯折部；43、下表面侧弯折部；80、蓄电装置；82、电源单元；84、电源控制器；85、并联连接开关；91、车辆主体；93、电动机；94、发电机；95、DC/AC逆变器；96、发动机；97、车轮；98、充电插头；HV、车辆；EV、车辆；LD、负载；CP、充电用电源；DS、放电开关；CS、充电开关；OL、输出线；HT、主机设备；DI、输入输出端子；DA、异常输出端子；DO、连接端子。

Claims (12)

1.一种电池系统，其包括：

电池层叠体，其通过层叠多个方形电池单体而成；

一对端板，其配置于所述电池层叠体的两端；以及

束紧条，其连结所述端板并将所述电池层叠体沿着层叠方向固定为加压状态，

其特征在于，

所述端板包括：

板材，其配置于两面；以及

板状块，其层叠于所述板材之间，

所述板材包括：外板材，其配置于外表面；以及内板材，其配置于内表面，

所述板状块包括：

两侧块，其分开地配置于两侧；以及

中间块，其配设于所述两侧块之间的锥形槽，

所述锥形槽为横宽自所述端板的外侧朝向内侧逐渐变大的锥状，

所述中间块配置为与所述锥形槽的相对面滑动自如地紧密接触，

所述两侧块固定于所述板材的内表面，

设为以下构造：被所述电池层叠体按压的中间块被压入所述锥形槽时，借助所述两侧块对所述外板材和内板材作用拉伸应力。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，

在所述外板材的内表面与所述中间块之间设有间隙。

3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，

所述锥形槽的倾斜角(α)为5度以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述锥形槽的倾斜角(α)为45度以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述板状块比所述板材厚。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述板材和所述两侧块为金属制，所述板材与所述两侧块焊接而固定。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述束紧条固定于所述板状块。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池系统，其特征在于，

在所述两侧块沿着上下方向贯通地设有固定孔。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述锥形槽的所述内板材侧的开口宽度(W)为所述端板的全宽(H)的30％以上。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述方形电池单体是非水系电解液二次电池。

11.一种具备电池系统的车辆，该电池系统是权利要求1～10中任一项所述的电池系统，其特征在于，

该具备电池系统的车辆包括所述电池系统、由该电池系统供给电力的行驶用的电动机、搭载该电池系统和所述电动机的车辆主体以及被该电动机驱动而使所述车辆主体行驶的车轮。

12.一种具备电池系统的蓄电装置，该电池系统是权利要求1～10中任一项所述的电池系统，其特征在于，

该具备电池系统的蓄电装置包括所述电池系统和对该电池系统的充放电进行控制的电源控制器，利用所述电源控制器，能够利用来自外部的电力对所述方形电池单体进行充电，并且进行控制以对该方形电池单体进行充电。

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